JP5804356B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、現像装置内で現像剤を循環搬送する循環搬送経路上の所定箇所(トナー検知箇所)にトナー濃度検知手段を設け、このトナー濃度検知手段で検知したトナー濃度を目標トナー濃度とするのに必要な目標トナー補給量を算出する。そして、算出した目標トナー補給量のトナーが補給されるように補給トナーを一括して又は一定間隔で断続的に現像剤に補給するという制御方法が知られている。以下、この制御方法をフィードバック補給制御(FB補給制御)という。また、潜像担持体上に露光装置(潜像形成手段)が潜像形成する際に用いる画素書込情報(画像情報)から、その潜像を現像することで消費すると予想されるトナー消費量(予測値)を求める。そして、算出した予測値から目標トナー補給量を算出し、その目標トナー補給量のトナーが補給されるように補給トナーを一括して又は一定間隔で断続的に現像剤に補給するという制御方法も知られている。以下、この制御方法をフィードフォワード補給制御(FF補給制御)という。また、FF補給制御にFB補給制御を組み合わせた制御方法も提案されている。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、複数のトナーパッチを上記潜像担持体上に形成し、該潜像担持体上の該複数のトナーパッチ又は該潜像担持体から被転写体上へ転写した後の該複数のトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検出手段により検出し、その検出結果に基づいて目標画像濃度を得るための画像濃度調整制御を実行する画像濃度調整制御手段を有し、上記補正値算出処理手段は、上記画像濃度調整制御が実行された直後の画像形成動作中の作像動作と並行して上記補正値算出処理を実行することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記補正値算出処理手段は、上記トナー補給手段によるトナー補給を開始してから予め決められた不安定補給時間を経過するまでの間に該トナー補給手段によるトナー補給が終了する場合には上記補正値算出処理を行わず、該不安定補給時間を経過した後に該トナー補給手段によるトナー補給が終了する場合に該補正値算出処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記補正値算出処理手段は、上記トナー補給手段による複数回のトナー補給の合計時間が予め決められた不安定補給時間未満であるときには上記補正値算出処理を行わず、該不安定補給時間以上であるときには該補正値算出処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記トナー補給手段を複数備えており、上記トナー補給制御手段は、当該複数のトナー補給手段を個別に制御するものであり、上記補正値算出処理手段は、当該複数のトナー補給手段について個別に上記補正値算出処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記補正値算出処理手段は、所定の期間をあけて上記補正値算出処理を繰り返し行うことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の画像形成装置において、上記所定の期間は、予め決められた固定期間、又は、使用環境若しくは累積トナー消費量に応じて決定される期間であることを特徴とするものである。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。
このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す。)用の4つのプロセスユニット1Y,1C,1M,1Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY、C、M、Kのトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
このプロセスユニット1Yは、感光体ユニット2Yと現像ユニット7Yとを有している。感光体ユニット2Y及び現像ユニット7Yは、プロセスユニット1Yとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。ただし、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット7Yを図示しない感光体ユニットに対して着脱することができる。
帯電手段である帯電装置5Yは、図示しない駆動手段によって図2中時計回り方向に回転駆動する感光体3Yの表面を帯電ローラ6Yにより一様帯電させる。具体的には、図2中反時計回りに回転駆動する帯電ローラ6Yに対して図示しない電源から帯電バイアスを印加し、その帯電ローラ6Yを感光体3Yに近接又は接触させることで、感光体3Yを一様帯電させる。なお、帯電ローラ6Yの代わりに、帯電ブラシ等の他の帯電部材を近接又は接触させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャのように、チャージャ方式によって感光体3Yを一様帯電させるものを用いてもよい。帯電装置5Yによって一様帯電した感光体3Yの表面は、後述する潜像形成手段としての光書込ユニット20から発せられるレーザー光によって露光走査されてY用の静電潜像を担持する。
現像装置である現像ユニット7Yは、図2や図3に示すように、現像剤撹拌搬送路9Y内に、現像剤搬送手段としての第1搬送スクリュー8Yが配設されている。また、現像剤供給搬送路14Y内には、現像剤搬送手段としての第2搬送スクリュー11Yが配設されている。更に、現像ユニット7Yは、トナー濃度検知手段としての透磁率センサからなるトナー濃度センサ10Y、現像剤搬送手段としての第2搬送スクリュー11Y、現像剤担持体としての現像ロール12Y、現像剤規制部材としてのドクターブレード13Yなども備えている。これら2つの搬送路内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のYトナーとからなる二成分現像剤である図示しないY現像剤が収容されている。
なお、本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックごとに、互いに独立してトナー補給動作が実行できるように構成されているが、そのトナー補給動作はいずれも同様である。よって、以下の説明では、色分け符号Y、C、M、Kの記載を省略して説明する。
図4に示す制御系において、トナー補給制御手段としての制御装置100には、現像ユニット7に取り付けられたトナー濃度センサ10からトナー濃度情報が入力される。また、制御装置100には、光書込ユニット20から、潜像形成に用いる画像情報が入力される。本実施形態の制御装置100は、トナー濃度情報を用いたFB補給制御と画像情報を用いたFF補給制御とを併用したトナー補給制御を実行する。具体的には、制御装置100は、トナー濃度センサ10からのトナー濃度情報と目標トナー濃度との差分値に基づいて、現在のトナー濃度を目標トナー濃度へ回復させるために必要なトナー補給量(FB補給量)を算出する。また、制御装置100は、光書込ユニット20からの画像情報に基づいて、その画像情報に基づく画像形成動作により消費されるトナー量を予測し、そのトナー消費によるトナー濃度低下を抑制するのに必要なトナー補給量(FF補給量)を算出する。そして、制御装置100は、このようにして算出されるFB補給量とFF補給量とを加算し、その加算値を目標トナー補給量(以下「補正前目標トナー補給量」という。)として算出する。制御装置100は、補正前目標トナー補給量を算出した後、記憶装置101内に保存されている補正値を用いて補正前目標トナー補給量を補正する。そして、これにより得られる補正後目標トナー補給量のトナーが現像ユニット7へ補給されるようにトナー補給装置70を制御する。
印刷ジョブが入力されると(S1)、まず、トナー濃度センサ10によって現像ユニット7内の現像剤のトナー濃度(以下「作像前トナー濃度」という。)を検知し(S2)、その検知結果である作像前トナー濃度の値を記憶装置101に格納しておく。なお、本実施形態ではトナー濃度の単位をトナーとキャリアの質量比[wt%]で説明する。また、トナーの量は質量[g]で表現し、トナーを補給する場合は正の値とし、トナーを消費する場合は負の値になるものとして説明する。
なお、画像情報は、その画像情報に対応する画像形成動作によって感光体上に付着するトナー付着量(現像ユニットが消費するトナー量)が特定できる情報であれば、どのような情報であってもよい。
目標トナー補給量 = 補正前目標トナー補給量 × 補正値 ・・・(1)
図6は、本実施形態における目標トナー補給量の補正値を算出する処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態の補正値算出処理では、制御装置100は、まず、記憶装置101に記憶されている4つの記憶情報、すなわち、直前の作像中に画像形成された画像の画像情報、直前の作像中に実施されたトナー補給動作に使用された最終的な目標トナー補給量、直前の作像開始前に検知した作像前トナー濃度、及び、直前の作像終了後に検知した作像後トナー濃度を取得する(S21)。
トナー濃度変化量 = 作像後トナー濃度 − 作像前トナー濃度 ・・・(2)
実トナー量変化量 = トナー濃度変化量 × ΔTn ・・・(3)
仮に、直前の作像中において、実トナー補給量の変化が図7中符号bのグラフで示すようなものであり、実トナー消費量の変化が図7中符号cのグラフで示すようなものであった場合、直前の作像中における実トナー量変化量は図7中符号aのグラフで示すものとなる。
一方、仮に、直前の作像中において、実トナー補給量の変化が図8中符号eのグラフで示すようなものであり、実トナー消費量の変化が図8中符号fのグラフで示すようなものであった場合、直前の作像中における実トナー量変化量は図7中符号dのグラフで示すものとなる。
実トナー量変化量 = 実トナー補給量 + 実トナー消費量 ・・・(4)
実トナー補給量 = 実トナー量変化量 − 実トナー消費量 ・・・(5)
補給誤差比率 = 実トナー補給量 / 推定トナー補給量 ・・・(6)
補正値 = 1/補正誤差比率 ・・・(7)
補正前目標トナー補給量が図10中符号nで示すようなものであるとき、トナー補給装置70の単位補給動作当たりのトナー補給量(単位トナー補給量)が基準値よりも大きい場合、補正前目標トナー補給量nのトナーを補給する補給動作を実行すると、その実トナー補給量は図10中符号lで示すようなものとなる。一方、トナー補給装置70の単位トナー補給量が基準値よりも小さい場合、補正前目標トナー補給量nのトナーを補給する補給動作を実行すると、その実トナー補給量は図10中符号mで示すようなものとなる。ここで、前者の場合に算出される補給誤差比率をLとし、後者の場合に算出される補給誤差比率をMとする。
次に、上記実施形態におけるトナー補給制御の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
上記実施形態のトナー補給制御では、制御装置100により、上記式(6)より補給誤差比率を算出し、その補給誤差比率の逆数を補正値として算出する。これに対し、本変形例1では、下記の表1に示す補正値算出用テーブルを利用して補正値を算出する。
本変形例1では、上記実施形態のS21〜S25と同様に実トナー補給量と推定トナー補給量を得たら(S31〜S35)、制御装置100は、下記の式(8)より、実トナー補給量と推定トナー補給量との差を補給量誤差として算出する(S36)。
補給量誤差 = 実トナー補給量 − 推定トナー補給量 ・・・(8)
補正値 = 修正前の補正値 + 補正値修正パラメータ ・・・(9)
次に、上記実施形態におけるトナー補給制御の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
本変形例2においても、上記変形例1と同様に補正値算出用テーブルを利用して補正値を算出するが、本変形例2では補給量誤差に対応する補正値修正パラメータの数が上記変形例1よりも多い。具体的には、上記変形例1では補正値修正パラメータの数が3つであったのに対し、本変形例2では、下記の表2に示すように、補正値修正パラメータの数が5つである。
次に、上記実施形態におけるトナー補給制御の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
上記実施形態では、補正値の算出処理は、1回の作像中に行われるトナー補給動作の時間(補給駆動時間)が不安定補給時間を超える場合に行うようにするのが望ましいと説明したが、本変形例3では、1回の作像中に行われるトナー補給動作の補給駆動時間が不安定補給時間に満たない場合でも、複数回の作像時に行われるトナー補給動作の合計補給駆動時間が不安定補給時間を超える場合には補正値を算出する。なお、以下の説明では、補正値算出処理については、上記実施形態の補正値算出処理を採用する場合について説明するが、上記変形例1や上記変形例2で説明した補正値算出処理を採用してもよいし、その他の補正値算出処理を採用してもよい。
本変形例3では、印刷ジョブが入力されると(S1)、まず、前回の作像時に補正値を算出したか否かを判断する(S41)。この判断において前回の作像時に補正値を算出したと判断された場合には(S41のYes)、記憶装置101内における補正値算出用の記憶情報は上記S28でリセットされているので、作像前トナー濃度の検知を行った後(S2)、作像動作を開始する(S3)。一方、前回の作像時に補正値を算出していないと判断された場合には(S41のNo)、作像前トナー濃度の検知は行わずに、作像動作を開始する(S3)。本変形例3における作像中の動作は、上記実施形態の場合と同様である(S4〜S8)。
また、本実施形態(上記変形例1〜3を含む。)においては、複数のトナーパッチを感光体3上に形成し、感光体3上の複数のトナーパッチ又は感光体3から被転写体である中間転写ベルト41上へ転写した後の複数のトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検出手段により検出し、その検出結果に基づいて目標画像濃度を得るための画像濃度調整制御を実行する画像濃度調整制御手段を設け、この画像濃度調整制御が実行された直後の画像形成動作と並行して補正値算出処理を実行するのがよい。この場合、現像ユニット7及び感光体3の個体差や使用環境等に起因した比較的長期的なトナー付着量の変動が存在しても、適正な補正値を算出することができる。
また、上記実施形態で説明したように、トナー補給装置70によるトナー補給を開始してから予め決められた不安定補給時間を経過するまでの間にトナー補給装置70によるトナー補給が終了する場合には補正値算出処理を行わず、不安定補給時間を経過した後にトナー補給装置70によるトナー補給が終了する場合に補正値算出処理を行うようにしてもよい。これにより、トナー補給量のばらつきが大きくなる不安定補給時間中の情報に基づいて不適正な補正値が算出される事態を回避することができる。
一方、上記変形例3のように、トナー補給装置70による複数回のトナー補給の合計時間が予め決められた不安定補給時間未満であるときには補正値算出処理を行わず、不安定補給時間以上であるときには補正値算出処理を行うようにしてもよい。この場合、補給駆動時間が不安定補給時間未満となるような作像が繰り返されることによって、いつまでも新たな補正値が算出されないという事態を回避することができる。
また、本実施形態(上記変形例1〜3を含む。)においては、トナー補給装置70を複数備えており、個々のトナー補給装置70について個別にトナー補給制御を実施し、個々のトナー補給装置70について個別に補正値算出処理を行う。これにより、同じプリンタに搭載された複数のトナー補給装置70の個体差に基づく補給誤差を補正することができる。
本実施形態(上記変形例1〜3を含む。)において、所定の期間をあけて補正値算出処理を繰り返し行うので、最新の状況に応じた適切な補正値によってトナー補給誤差を補正することができる。この所定の期間は、予め決められた固定期間であってもよいし、使用環境や累積トナー消費量に応じて適宜決定される期間であってもよい。
7 現像ユニット
10 トナー濃度センサ
20 光書込ユニット
41 中間転写ベルト
70 トナー補給装置
72 トナーカートリッジ
100 制御装置
101 記憶装置
Claims (7)
- 潜像担持体と、
画像情報に基づいて該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
現像剤担持体の表面に担持された二成分現像剤を該現像剤担持体の回転により現像領域へ搬送し、現像領域にて二成分現像剤中のトナーを上記潜像担持体表面上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置と、
上記現像装置内の二成分現像剤へのトナー補給を行うトナー補給手段と、
二成分現像剤中のトナー濃度を目標トナー濃度とするのに必要な目標トナー補給量を算出し、算出した目標トナー補給量のトナーが補給されるように上記トナー補給手段を制御するトナー補給制御手段とを備えており、
上記現像装置により現像されることで上記潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材上に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
上記現像装置内の二成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
画像形成動作中の作像動作と並行して上記トナー補給手段によりトナー補給を行うときの当該トナー補給の前後における作像前後の二成分現像剤のトナー濃度を上記トナー濃度検知手段により検知して当該トナー補給前後における作像前後のトナー濃度差を算出するとともに、該トナー濃度検知手段による当該トナー補給前の作像前トナー濃度検知時から該トナー濃度検知手段による当該トナー補給後の作像後トナー濃度検知時までの間の画像形成動作における画像情報を取得し、作像動作終了後に該トナー濃度差と該画像情報とから次回以降の作像時の上記目標トナー補給量を補正する補正値を算出する補正値算出処理を行う補正値算出処理手段とを有し、
上記トナー補給制御手段は、上記補正値算出処理手段により算出した補正値により補正した目標トナー補給量のトナーが補給されるように上記トナー補給手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
複数のトナーパッチを上記潜像担持体上に形成し、該潜像担持体上の該複数のトナーパッチ又は該潜像担持体から被転写体上へ転写した後の該複数のトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検出手段により検出し、その検出結果に基づいて目標画像濃度を得るための画像濃度調整制御を実行する画像濃度調整制御手段を有し、
上記補正値算出処理手段は、上記画像濃度調整制御が実行された直後の画像形成動作中の作像動作と並行して上記補正値算出処理を実行することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記補正値算出処理手段は、上記トナー補給手段によるトナー補給を開始してから予め決められた不安定補給時間を経過するまでの間に該トナー補給手段によるトナー補給が終了する場合には上記補正値算出処理を行わず、該不安定補給時間を経過した後に該トナー補給手段によるトナー補給が終了する場合に該補正値算出処理を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記補正値算出処理手段は、上記トナー補給手段による複数回のトナー補給の合計時間が予め決められた不安定補給時間未満であるときには上記補正値算出処理を行わず、該不安定補給時間以上であるときには該補正値算出処理を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記トナー補給手段を複数備えており、
上記トナー補給制御手段は、当該複数のトナー補給手段を個別に制御するものであり、
上記補正値算出処理手段は、当該複数のトナー補給手段について個別に上記補正値算出処理を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記補正値算出処理手段は、所定の期間をあけて上記補正値算出処理を繰り返し行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6の画像形成装置において、
上記所定の期間は、予め決められた固定期間、又は、使用環境若しくは累積トナー消費量に応じて決定される期間であることを特徴とする画像形成装置。
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